航空上低能见度探测及影响研究现状

廖正聪

中国民航飞行学院

航空上低能见度探测及影响研究现状

廖正聪

中国民航飞行学院

低能见度给民航经济效益和飞行安全造成严重的影响。据中国民航统计，由于天气原因而导致的航班延误一般占总延误次数的70%。针对本研究课题，收集整理了大量文献资料，发现目前在民航界对低能见度的研究比较多，主要集中在对机场低能见度的探测、低能见度天气的预测和低能见度对航商用航空影响三个方面。

机场低能见度的探测关系到数据的准确性。宋立新、王银钢在《人工观测和器测能见度资料的对比分析》[1]中，通过对张北国家气候观象台2004年至2007年器测能见度和人工观测能见度资料的统计分析, 对两种不同观测手段的差异进行了对比, 按照季节、相关气象要素和天气现象等情况, 详细分析了两种观测数据资料的差异, 结果发现在测站观测到有视程障碍现象时, 人工和器测能见度的累年平均差值最小, 观测结果最接近; 晴天总云量0～3成时, 人工和器测能见度的累年平均差值最大, 观测结果相差最大。蔡宏荣在《能见度观测的准确性初探》[2]中，分析了影响能见度观测的三个方面，能见度观测的准确性, 首先取决于大气透明度, 即大气的稳定与否,其次是有无影响能见度的天气现象, 湿度变化以及风的大小, 根据能见度的年、季、日变化规律, 参照能见度的连续观侧记，决定其能见度是增大还是减小, 而后根据目标物背景的改变情况, 以及当时的光照条件和不同观测员的视力加以调整能见度观测的准确性是可以基本保证的。张青富、蒙陈在《对夜间地面气象观测的几点体会》[3]中，指出夜间云、能见度、天气现象等气象要素的观测,一直是从事地面气象测报人员的难点问题。根据多年的测报工作实践,总结出夜间地面气象观测的几点体会,有利于提高夜间观测准确率。赵波《跑道视程的探测及其应用》[4]一文中介绍了跑道视程的探测技术、评估方法和发展方向，介绍了国内跑道视程探测的技术现状，并就跑道视程的应用提出一些建议。濮江平、胡宗刚等在《能见度自动观测系统性能对比及分析》[5]中，利用1998年6月至9月间在北京进行了一次透射表能见度仪与前向散射式能见度仪的对比试验。参加试验的能见度自动观测系统有透射表两套、前向散射能见度仪一套和双光路前向散射能见度仪两套。五套参试仪器分别被安装在南苑机场南北向主跑道的东侧。试验收集数据的起止时间为1998年7月25日09h至8月25日08h, 时间间隔为1min。从总体误差分布分析,VAISALA公司的前向散射仪FD212表现最好; 其次是跑道中段的PRESEN TEY公司的PEP9012双光路前向散射仪; 而传统上认为测量结果较好的M ITRAS透射表在高能见度时表现均不佳。所有参试仪器在能见度低于2000m 时表现都不错, 能见度4000m以上时, 散射仪的测量值明显偏高。因此可以认为能见度在4000m以下时,参试的五套仪器均能满足航空气象保障要求,4000m以上测量结果的离散性较大, 不确定性均大, 但对飞行安全影响也较小, 可以作为参考使用。王毅、饶瑞中在《空间斜程能见度的影响因素分析》[6]一文中，说明空间斜程能见度是空间目标识别的重要参量。水平能见度与大气消光参数有明确的关系,而斜程能见度与大气消光参数、观测方向、太阳天顶角等多种因素有关,目前尚未有明确的结果。从辐射传输理论出发,通过δ-2Eddington近似求解辐射传输方程,尝试推导了空间斜程能见度的表达式,探讨了斜程能见度与观察者视角、太阳高度角以及大气光学特性之间的关系。

低能见度天气特征及其预测方面的研究主要是针对各个机场来进行的。李子良、傅刚、郝丽萍在《川西盆地雾和能见度的气候特征及其对飞行的影响》[7]一文中，利用川西盆地广汉机场气象台1986年1月～1995年12月共10a 地面观测资料,对广汉机场低能见度的生消时间、持续时间和能见度的年季节变化及其日变化做了统计分析, 研究广汉机场全年能见度的飞行气候特征,特别是低能见度气候特征对飞行的影响。结果表明,能见度日变化特征表现为白天早、晚时段能见度较低,午后能见度达到最高。能见度的季节变化特征表现为:冬(12,1,2月）、春季(3,4,5月）能见度较低,而夏(6,7,8月）、秋季(9,10,11月）能见度较高。冬季能见度的变化主要受辐射雾影响,夏季能见度的变化主要受降水的影响,随着降水强度的变化而变化,低能见度时间短暂。各标准低能见度逐时频率的日变化特征在各季基本相似,低能见度高频率区均出现在早晨到上午,低频率区均出现在下午。冯汉中、陈永义、成永勤等在《双流机场低能见度天气预报方法研究》[8]一文中，利用1997～2001年成都站的常规探空资料和双流机场的地面观测资料,使用支持向量机(Support Vector Machines,简称SVM）方法,选取多种核函数进行双流机场低能见度天气的预报建模试验。测试结果表明:以径向基函数和拉普拉斯函数构造的SVM 预报模型实验效果最好,Ts 评分分别为0.287和0.292,远高于双流机场低能见度天气出现的频率(0.155）。试验结果还表明: 以径向基函数构造的SVM 预报模型空报较多,漏报较少;而以拉普拉斯函数构造的SVM 预报模型空报较少,漏报较多。因此,如果强调模型对低能见度天气预报的准确性,则应采用以拉普拉斯函数构造的预报模型,如果强调对低能见度天气的预防性,则应采用以径向基函数构造的预报模型。张晓晖在《概论机场能见度的准确预报通过对影响能见度的因素的分析》[9]一文中，提出了一种能见度预报方法——综合分析法,极大地提高了能见度的预报准确率。林建、杨贵名、毛冬艳在《我国大雾的时空分布特征及其发生的环流形势》[10]一文中，根据1971～2005年35年来714站大雾资料, 统计了我国大雾的时空分布特征和环流形势。结果表明: 年平均大雾最多的地区主要集中在四川盆地、重庆、云南南部、湖南和江南东部;雾日有明显的季节和月际变化, 春、夏季雾的范围较小, 秋、冬季雾的范围较大, 内陆雾主要为(秋）冬季正态分布型, 东北的雾夏季偏多, 沿海雾春、夏季较多。雾通常开始于晚上20时(北京时间, 下同）至次日早晨8时(以6～7时为最多）, 结束于8～12时, 持续时间大多在1～10h, 持续3h的雾出现的频数最高。近35年雾日的线性趋势表明: 江南、华南的雾日变化不明显, 其余大部分地区的雾日都呈递减趋势, 不同能见度的雾日在1985年前后基本上都呈相反的变化趋势, 并且能见度越低的雾日变化越明显。主要考虑地面天气形势我国大范围大雾发生的环流形势可分为均压型和锋前型两大类型。叶堤、蒋昌潭、王飞在《重庆市区大气能见度变化特征及其影响因素》[11]一文中，分析对2000～2005年的重庆能见度观测资料进行了统计分析。结果表明:市区能见度以差和较差为主,能见度的季节变化、日变化特征明显,且近年来日平均能见度有所下降。能见度与同期的地面气象条件、主要空气污染物的相关分析结果表明,在气象条件中,相对湿度和风速对能见度的影响最为明显,各季能见度均与相对湿度呈显著负相关,与地面风速呈正相关;在污染物因子中,PM10是能见度下降的最主要原因,且不同季节PM10对能见度的影响程度不同,其中以冬、夏季影响较强。宫志强在《骆岗机场一次严重影响航班正常的大雾天气过程》[12]一文中，分析分析了骆岗机场2007年12月一次最低能见度＜300米的大雾天气的天气形势、物理量等特征。沈俊、阎凤霞、王燕雄在《虹桥机场能见度变化特征分析》[13]一文中，分析了上海虹桥机场近18年(1987～2004年）能见度的年际变化、季节变化和日变化特征，发现虹桥机场能见度呈逐年下降趋势，但是能见度低于着陆标准的年发生频数却趋于减少，能见度的季节变化特征非常明显，夏季能见度最佳，冬季最差，出现低能见度的频数最高。一天中早晨4～8点的能见度最差，不利于飞机降落，而13～18点的能见度条件较好。小波分析的结果表明虹桥机场能见度变化以年周期和天气尺度周期(2.5～9.8天）最为显著，其次为准双周振荡(10～20天）。一年中七八月份能见度最佳，一月能见度最差，转折点一般出现在春末夏初和秋末冬初。虹桥机场的能见度变化和大雾时数以及颗粒物关系密切，呈反位相变化特征。

低能见度对航空运行的研究目前相对偏少。马德荣在《机场能见度对民航运输影响的初步探讨》[14]一文中，对影响乌鲁木齐机场能见度的主要天气现象进行总结，初步分析了能见度对民航运输的影响过程，简单给出了影响效果评估和效益评估的统计模型。王世杰在《影响飞行安全正点的航空气象要素》[15]一文中，分析了影响飞机飞行安全正点的低能见度、低云、雷雨、风、气温和气压等气象要素， 以保证飞机飞行安全。张秋荣、刘鹏在《航空气象服务-飞行安全、正常和效率的保证》[16]一文中，讨论了航空气象服务对飞行安全的作用。曾志刚在《跑道视程应用实践》[17]一文中，介绍了跑道视程的探测和应用，并就如何正确使用提出一些建议。谭壁光在《飞行能见度突变机制的分析》[18]一文中，根据我国民航近年来发生的飞行事故调查材料, 总结了飞行事故与能见度的关系分析了造成事故的能见度条件的某些特征和原因, 着重讨论了在飞机着陆阶段能见度突变的某些规律, 提出了一些避免低能见度事故的建议；杨宗河、董文全在《浅谈民航地面气象观测》[19]一文中，根据多年从事气象观测工作实践，着重阐述了气象观测对保障航空安全的重要性，民航地面气象观测的重点、难点，气象观测员的素质与责任，对气象观测工作具有实际意义。李惠彬在《对能见度、光学能见度和跑道视程的理解》[20]一文中，探讨了能见度、光学能见度和跑道视程的联系和区别，并就实际应用中的问题提出了自己的看法。

综上所述，目前航空上低能见度方面的研究主要集中在机场低能见度的探测、低能见度天气的预测和低能见度对航商用航空影响，针对绵阳机场的低能见度天气特点研究以及对训练飞行的影响方面的研究还很少。

[1]宋立新,王银钢.人工观测和器测能见度资料的对比分析.科技资讯[J],2008(28）

[2]蔡宏荣.能见度观测的准确性初探[J] . 湖北气象，1995(3）

[3]张青富,蒙陈.对夜间地面气象观测的几点体会[J]. 贵州气象，2005（5）

[4]赵波 . 跑道视程的探测技术及其应用[J] .空中交通管理，1997（3）

[5]濮江平.胡宗刚等，能见度自动观测系统性能对比及分析[J] .气象科技，2002（01）

[6]王毅,饶瑞中.空间斜程能见度的影响因素分析[J]. 强激光与粒子束，2003.10；

[7]李子良,傅刚,郝丽萍.川西盆地雾和能见度的气候特征及其对飞行的影响[J] . 中国海洋大学学报，2007（3）

[8]冯汉中,陈永义,成永勤等.双流机场低能见度天气预报方法研究[J]. 应用气象学报，2006（2）；

[9]张晓晖.概论机场能见度的准确预报[J] . 成都信息工程学院学报，2002（3）

[10]林建,杨贵名,毛冬艳.我国大雾的时空分布特征及其发生的环流形势[J] . 气候与环境研究，2008（2）

[11]叶堤,蒋昌潭,王飞.重庆市区大气能见度变化特征及其影响因素分析[J]. 气象与环境学报，2006（6）

[12]宫志强.骆岗机场一次严重影响航班正常的大雾天气过程分析[J] . 空中交通管理，2008（7）

[13]沈俊,阎凤霞,王燕雄.虹桥机场能见度变化特征分析.热带气象学报，2008（1）

[14]马德荣.机场能见度对民航运输影响的初步探讨[J]：新疆气象，2002（2）

[15]王世杰.影响飞行安全正点的航空气象要素[J].青海科技，2005（5）

[16]张秋荣,刘鹏.航空气象服务-飞行安全、正常和效率的保证[J].空中交通管理，2001（2）

[17]曾志刚. 跑道视程应用实践[J] . 空中交通管理，20079（11）

[18]谭壁光飞行能见度突变机制的分析[J] .成都气象学院学报 ,1994(4）

[19]杨宗河董文全. 浅谈民航地面气象观测[J].中国民航飞行学院学报 , 2001(4）

[20]李惠彬. 对能见度、光学能见度和跑道视程的理解 [J]. 空中交通管理,2001(1）

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.095